CN105109297A - 一种新型重卡空气悬架 - Google Patents

Abstract

一种新型重卡空气悬架，属于汽车零部件制造技术领域。其特征在于，包括上部的橡胶悬架主安装板（1）和下部的橡胶悬架主焊接均衡梁（5），橡胶悬架主焊接均衡梁（5）的上侧设有橡胶弹簧底座（8），橡胶弹簧底座（8）两端与橡胶悬架主安装板（1）之间分别固定有橡胶悬架主簧（3），在橡胶弹簧底座（8）与橡胶悬架主安装板（1）之间还设有橡胶空气弹簧（2），橡胶空气弹簧（2）位于两个橡胶悬架主簧（3）之间。该新型重卡空气悬架重量轻，变刚度性能和缓冲性能好，减震能力强，提高使用性和维护性。

Description

一种新型重卡空气悬架

技术领域

一种新型重卡空气悬架，属于汽车零部件制造技术领域。

背景技术

随着汽车技术的的发展，牵引车悬架部分的要求也越来越高，目前大部分牵引车悬架所采用的是钢板弹簧悬架和橡胶弹簧悬架这两种类型。钢板弹簧悬架总成重量重，减震能力差，结构复杂，在复杂路况上行驶时整车的震动频率高，钢板弹簧的特性曲线图为一条斜直线，钢板弹簧自身变刚度大，在轻载或满载时车辆的自振频率变化很大，所以在复杂路况上行驶时车轮对地面的抓浮性较差，车身行驶时整体晃动严重，极易造成驾驶员疲劳。橡胶弹簧悬架总成相对钢板弹簧悬架总成的质量要轻很多，在实际路况运行时整体的减震性和舒适性要远远好于钢板弹簧悬架，但是橡胶弹簧悬架的承载曲线为非线性突变曲线，即在空载运行时其运动特性曲线稳定，但在加载之后，车辆在复杂路况运动时其特性曲线突变，随着载荷的增大，橡胶弹簧刚度值明显增加，所以橡胶弹簧悬架的非线性刚度在辅助弹簧接触时过渡不够平滑，刚度值变化太大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，改变设计思路，提供一种重量轻，变刚度性能和缓冲性能好，减震能力强，提高使用性和维护性的新型重卡空气悬架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该新型重卡空气悬架，包括上部的橡胶悬架主安装板和下部的橡胶悬架主焊接均衡梁，橡胶悬架主焊接均衡梁的上侧设有橡胶弹簧底座，橡胶弹簧底座两端与橡胶悬架主安装板之间分别固定有橡胶悬架主簧，在橡胶弹簧底座与橡胶悬架主安装板之间还设有橡胶空气弹簧，橡胶空气弹簧位于两个橡胶悬架主簧之间。由于橡胶空气弹簧具有气体可压缩性的原理，所以其承载能力比橡胶弹簧悬架大大的提高，在复杂路况上行驶时利用橡胶空气弹簧的可压缩性原理减少了车身受到的冲击，舒适性大大提高。

所述的橡胶空气弹簧下部连接橡胶悬架主簧中间位置，橡胶空气弹簧上部连接橡胶悬架主安装板，橡胶空气弹簧与橡胶悬架主簧和橡胶悬架主安装板的连接方式为法兰连接或者自密封式连接。

所述的橡胶空气弹簧为由橡胶和网线贴合而成的曲形胶囊，曲形胶囊共分为四层结构，包括一层压延橡胶内衬，两层具有夹角的帘线加强橡胶层，一层压延橡胶外壳。橡胶空气弹簧靠气体压缩的原理来工作，其气压可以进行调节，可根据车辆的承载力而不断的提高橡胶空气弹簧的承受力，实现了承载力可调节，加大了车辆的载重量。

所述的橡胶悬架主簧两侧分别安装减震器，减震器上端连接橡胶悬架主簧，减震器下端连接橡胶悬架主焊接均衡梁。

所述的橡胶悬架主簧下部通过橡胶悬架系统中间支撑轴连接橡胶悬架主焊接均衡梁。

所述的橡胶悬架主焊接均衡梁两端设有橡胶悬架系统关节轴承总成。提高了悬架的灵活性，稳定性和受力的可靠性。

优选的，所述的关节轴承总成包括外球面轴承球和内球面轴承壳体，外球面轴承球转动设置在内球面轴承壳体内部，外球面轴承球的外壁和内球面轴承壳体的内壁的形状相适应，内球面轴承壳体由结构相同的两个壳体单元组成，两个壳体单元以端轴为对称轴对称设置。

优选的，所述的外球面轴承球外壁上设有外球面润滑槽，内球面轴承壳体外壁上设有内球面润滑槽，内球面轴承壳体外壁上设有注油通道，注油通道的两端分别与外球面润滑槽和内球面润滑槽相通。

优选的，所述的橡胶悬架主簧包括弹性橡胶体，弹性橡胶体的两端固定有弹簧上安装板和弹簧下安装板，在弹性橡胶体内设有反作用吊链，反作用吊链与弹性橡胶体浇注为一体，反作用吊链的两端分别与弹簧上安装板和弹簧下安装板固定连接。反作用吊链与弹性橡胶体浇注为一体，有效的提高弹性橡胶体的寿命，提高了弹性橡胶体的承载力和牵引力，由于是内置反作用吊链结构，整体橡胶弹簧还实现了免维护性。

所述的橡胶悬架系统中间支撑轴内部设有工程塑料轴承。实现了标准件的互换性要求和免维护性能。

所述的橡胶悬架主安装板上开设有多个螺栓连接孔。

所述的橡胶悬架主安装板和橡胶悬架主焊接均衡梁均为钢板焊接成型。钢板焊接件加工工艺过程简单，所用的金属材料相对要少，所以其所对应要求的热处理要求也较低。在保证使用性能的前提下不仅重量轻，而且还容易加工装配，在成本上得到很好的降低和优化。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、该新型重卡空气悬架在保证悬架有良好的变刚度特点和良好的地面抓浮性的基础上，将橡胶空气弹簧引用到悬架中，将新型橡胶弹簧悬架和橡胶空气弹簧有机的结合在一起，在牵引车轻量化悬架总成部分填补了一项空白。经试验分析，该新型重卡空气悬架的运动曲线是一条圆滑过渡的曲线，无论车辆是在轻载或是重载高速行驶时，由于橡胶空气弹簧的自动调节功能，其整体橡胶空气弹簧悬架的刚度变化始终是一个稳定的刚度曲线图，所以该新型重卡空气悬架集合了空气悬架的可调节性和橡胶悬架的重量轻、免维护性，完全解决了目前悬架总成在牵引车系统中的不足，改善了车辆的整体性能，提高了驾驶员驾驶的舒适性，同时也很大程度上提高了车辆的载货量。

2、设计橡胶悬架主簧，橡胶悬架主簧承受着车辆行驶过程中的牵引力和在静止作业中的垂直径向力，在空车运行时，橡胶悬架主簧承受大部分的垂直负载，确保驾驶的舒适性。随着负载增加，橡胶悬架主簧更加弯曲，以承受更大的负载，增加悬架的硬度，但不会导致运行性能出现快速的变化。悬架在空车运行质量和负荷稳定性取得完美平衡，这不仅有助于保护驾驶人员，而且能减轻负载，保护底盘、货物和车身设备不受到路面凹坑和其它地方引起的剧烈振动和路面冲击力的影响，保护了车辆部件及货物的完整性，提高了车载部件的寿命。

3、由于橡胶空气弹簧悬架是靠压缩气体的工作原理，所以悬架中的橡胶空气弹簧也很好的保护了橡胶空气弹簧两侧的橡胶悬架主簧所受的垂直切向力，提高使用寿命。

4、关节轴承总成能够消除了车桥跳动产生的扭转力矩，从而保护了橡胶悬架主焊接均衡梁、橡胶悬架主簧和橡胶悬架副簧。

5、提高了车辆行驶在复杂路面上轮胎的抓地性。关节轴承的结构在使用的过程中有足够的活动范围，能承受极大的冲击载荷，使用可靠，提高了车辆行驶在复杂路面上轮胎的抓地性。关节轴承的结构简单，维护方便，大大延长了悬架的使用寿命和维护周期。

6、橡胶悬架主簧由于采用了内置式的反作用吊链总成，反作用吊链与弹性橡胶体浇注为一体，有效的提高弹性橡胶体的寿命，提高了弹性橡胶体的承载力和牵引力，由于是内置反作用吊链结构，整体橡胶弹簧还实现了免维护性。

7、橡胶悬架主安装板和橡胶悬架主焊接均衡梁均为钢板焊接件，加工工艺过程简单，所用的金属材料相对要少，所对应要求的热处理要求也较低，在整个的加工制造过程中对设备的要求降低，直接的将设备的成本投入降到了最低点。

8、新型橡胶悬架结构简单，整体装配也很简单，可以单独对橡胶悬架整体装完之后，最后在装配到车架上面，提高了整体悬架的装配效率和产能。

9、新型橡胶悬架不存在刚性接触，六个方面都具有弹性空间，可自行调节驱动桥的平行度，减少轮胎异常磨损现象。

10、橡胶悬架系统中间支撑轴内部设有工程塑料轴承，不仅其耐磨性提高，而且还免维护，由于这种轴承属于标准件，达到了完全互换性的要求。

附图说明

图1为该新型重卡空气悬架的结构主视图。

图2为该新型重卡空气悬架的结构侧视图。

图3为该新型重卡空气悬架的结构俯视图。

图4为图3中A处的局部放大图。

图5为橡胶悬架主簧的结构示意图。

图6为图5中B-B处的剖视图。

图7为弹簧骨架的结构示意图。

其中：1、橡胶悬架主安装板2、橡胶空气弹簧3、橡胶悬架主簧301、弹簧上安装板302、弹性橡胶体303、弹簧骨架304、反作用吊链305、U形螺栓306、弹簧下安装板4、橡胶悬架系统中间支撑轴5、橡胶悬架主焊接均衡梁6、关节轴承总成601、外球面轴承球602、内球面轴承壳体603、外球面润滑槽604、内球面润滑槽605、注油通道7、减震器8、橡胶弹簧底座9、注油孔10、端轴。

具体实施方式

图1-7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1-7对本发明做进一步说明：

参照附图1-3：该新型重卡空气悬架，包括相互平行设置的橡胶悬架主安装板1和橡胶悬架主焊接均衡梁5，橡胶悬架主安装板1和橡胶悬架主焊接均衡梁5均为钢板焊接成型，橡胶悬架主安装板1上开设有多个螺栓连接孔。

橡胶悬架主安装板1和橡胶悬架主焊接均衡梁5之间安装橡胶悬架主簧3，橡胶悬架主簧3上部左右两侧分别设有支撑架，支撑架连接橡胶悬架主安装板1的两端部，两支撑架中间位置竖直设有橡胶空气弹簧2，橡胶空气弹簧2为由橡胶和网线贴合而成的曲形胶囊，曲形胶囊共分为四层结构，包括一层压延橡胶内衬，两层具有夹角的帘线加强橡胶层，一层压延橡胶外壳。橡胶空气弹簧2下部连接橡胶悬架主簧3，橡胶空气弹簧2上部连接橡胶悬架主安装板1，橡胶空气弹簧2与橡胶悬架主簧3和橡胶悬架主安装板1的连接方式为双曲活套式法兰连接。

橡胶悬架主簧3下部通过橡胶悬架系统中间支撑轴4连接橡胶悬架主焊接均衡梁5中间位置，橡胶悬架系统中间支撑轴4内部设有工程塑料轴承。橡胶悬架主簧3两侧分别安装减震器7，减震器7上端连接橡胶悬架主簧3，减震器7下端连接橡胶悬架主焊接均衡梁5。橡胶悬架主焊接均衡梁5两端设有橡胶悬架系统关节轴承总成6。

上述实施例中的橡胶空气弹簧2与橡胶悬架主簧3和橡胶悬架主安装板1的连接方式为还可以采用固定法兰或者自密封式连接，可根据使用要求和装配工艺的繁简问题自由选择。

该新型重卡空气悬架结构简单，首次采用了橡胶空气弹簧，使橡胶空气弹簧2下部连接橡胶悬架主簧3中间位置，橡胶空气弹簧2上部连接橡胶悬架主安装板1，并通过活套法兰进行连接，最后将所安装完成后的新型重卡空气悬架一起安装到车架体上面。然后通过气囊高度控制阀来控制橡胶空气弹簧2在不同载荷下的气压的大小，实现对整体悬架的调节。

该新型重卡空气悬架的工作原理是：橡胶空气弹簧2工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，橡胶空气弹簧2的高度降低，内腔容积减小，橡胶空气弹簧2的刚度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时橡胶空气弹簧2的承载能力增加。当振动载荷量减小时，橡胶空气弹簧2的高度升高，内腔容积增大，橡胶空气弹簧2的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时橡胶空气弹簧2的承载能力减小。这样，橡胶空气弹簧2在有效的行程内，橡胶空气弹簧2的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。还可以用增、减充气量的方法，调整橡胶空气弹簧2的刚度和承载力的大小，还可以附设辅助气室，实现自控调节。

参照图4，端轴10设置在橡胶悬架主焊接均衡梁5的两端，在端轴10与橡胶悬架主焊接均衡梁5之间设有关节轴承总成6；橡胶悬架主焊接均衡梁5两端分别固定有轴承座，关节轴承总成6固定在轴承座内，轴承座上开设有注油孔9。在橡胶悬架主焊接均衡梁5的两端设有用于安装轴承座的安装孔，轴承座与橡胶悬架主焊接均衡梁5的安装孔之间采用小过盈配合。轴承座的结构完全消除了车桥跳动产生的扭转力矩，从而保护了橡胶悬架主焊接均衡梁5和悬架总成。

关节轴承总成6包括外球面轴承球601和内球面轴承壳体602，外球面轴承球601转动设置在内球面轴承壳体602内部，外球面轴承球601的外壁和内球面轴承壳体602的内壁的形状相适应,外球面轴承球601套装在端轴10外部，外球面轴承球601外壁上设有外球面润滑槽603，内球面轴承壳体602外壁上设有内球面润滑槽604，内球面轴承壳体602外壁上设有注油通道605，注油通道605的两端分别与外球面润滑槽603和内球面润滑槽604相通。注油孔9与内球面润滑槽604相通。内球面轴承壳体602由结构相同的两个壳体单元组成，两个壳体单元以端轴10为对称轴对称设置。外球面轴承球601内部设有用于安装端轴10的柱状空腔，柱状空腔的顶端和底端分别设有凸出边沿，凸出边沿与端轴10的外壁相接触。外球面轴承球601和内球面轴承壳体602的材质均为金属材质。外球面轴承球601采用40Cr加工而成，其热处理硬度为HRC55-62，内球面轴承壳体602用轴承钢制造而成，其热处理硬度为HRC58-62，关节轴承总成6的配合间隙在6-12丝之间。

内球面轴承壳体602由结构相同的两个壳体单元对称设置而成，内球面轴承壳体602为分体式结构，外球面轴承球601为整体式，两个壳体单元组成的内球面内球面轴承壳体602直接塞入轴承座中即可，该设计加工的公差相对要求较低，互换性提高，加工简单快捷，关节轴承总成6的整体配合性能提高。关节轴承总成6的结构在使用的过程中有足够的活动范围，能承受极大的冲击载荷，使用可靠，提高了车辆行驶在复杂路面上轮胎的抓地性。注入润滑油时，润滑油可以通过注油孔9注入轴承座内部，注油通道605注入到内球面润滑槽604中起润滑作用。关节轴承总成6的结构简单，维护方便，大大延长了悬架的使用寿命和维护周期。关节轴承总成6安装完成之后注入润滑脂后，压入骨架密封圈对其加以密封。在端轴10上套装卡圈，防止灰尘自关节轴承总成6和端轴10的接缝处进入关节轴承内部。

参照图5，橡胶悬架主簧3包括弹性橡胶体302，弹性橡胶体302的两端固定有刚性的弹簧安装机构，在弹性橡胶体302内设有反作用吊链304，反作用吊链304与弹性橡胶体302浇注为一体，反作用吊链304的两端与弹簧安装机构固定连接。该橡胶悬架主簧3作用在悬架中的主簧位置，不仅承受主要的轴向传动载荷，也同时承受相当大的垂直作用载荷，对整体悬架起到一个非常重要的受力平衡和悬架稳定性的作用，反作用吊链304用以承受驱动桥部分的所有重量，和防止车桥悬空造成剪切弹簧过拉伸，将反作用吊链304固定在弹性橡胶体302内，且反作用吊链304与弹性橡胶体302浇注为一体，提高弹性橡胶体302抗拉伸、抗蠕变性能，在保证基本性能的前提下减少了零件数量，使装配工艺更为简单，优化外观和性能结构，提高了橡胶悬架的稳定性和可靠性、降低了重量，增加了橡胶弹簧悬架的使用寿命。

本实施例中弹簧安装机构包括弹簧上安装板301和弹簧下安装板306，反作用吊链304两端分别通过U形螺栓305与弹簧上安装板301和弹簧下安装板306固定连接。U型螺栓305为不锈钢高强度螺栓，用防松螺母将U型螺栓305通过螺栓孔固定在弹簧上安装板301和弹簧下安装板306上面，用U型螺栓305作为连接件的有益之处就是加强了橡胶弹簧内置反作用吊链304的抗拉强度，增加了螺栓的连接强度。更进一步的，弹性橡胶体302的中部还设有弹簧骨架303，弹簧骨架303可以进一步增加弹性橡胶体302的抗拉伸、抗蠕变性能。

参照图6，在本实施例中反作用吊链304沿弹性橡胶体302的轴线设置，呈I字型布置，这种结构不仅增加了橡胶悬架主簧3在传递载荷时的可靠性，也同时提高了橡胶悬架主簧3在重载情况下对橡胶悬架主簧3和副簧的保护性，提高了整体悬架的使用寿命。而且此种I型反作用吊链304结构装配工艺简洁，安装方便。

进一步的，反作用吊链304自身具有一定的拉应力，这样可以保证反作用吊链304对弹性橡胶体302起到一个承载保护性的作用，而且保证在该橡胶悬架主簧3受力时，反作用吊链304不会与弹性橡胶体302发生相对摩擦，从而提高弹性橡胶体302的使用寿命。

参照图7，在弹簧骨架303上开设有多个骨架孔，在浇注橡胶时，骨架孔将弹簧骨架303两侧的型腔连接成为一体，这样硫化橡胶就会顺着注胶口和该骨架孔在压力和温度的控制下均匀的流动，且相互融合在一起，由于橡胶弹簧型腔空间的增加，使橡胶弹簧在浇注时排气效果更好，这样能够使浇注后的橡胶弹簧内部没有任何气孔气泡，而且还使弹性橡胶体302、弹簧骨架303和反作用吊链304完全的浇注在一起，保证了橡胶悬架主簧3的抗拉压强度。

本发明还提供以上所述的橡胶悬架主簧3的加工工艺，包括以下步骤：

1）、将弹簧安装机构和反作用吊链304固定到橡胶弹簧模具内；

在所述橡胶弹簧模具的橡胶弹簧模腔固定有两个弹簧骨架303，弹簧骨架303上均匀开设有多个骨架孔，弹簧骨架303上的骨架孔交错设置；

2）、在浇注前拉紧反作用吊链304，使其处在受力状态，浇铸完成之后反作用吊链304能对弹性橡胶体302起到一个更好的承载保护性的作用；

3）、将橡胶弹簧模具合模，橡胶在浇注机压力的作用下，顺着橡胶浇注口流入到橡胶弹簧模具的橡胶弹簧模腔中，橡胶在力的作用下，会不断的注入橡胶弹簧模具的橡胶弹簧模型腔中，弹簧骨架303上的骨架孔将橡胶弹簧的三个型腔连接成为一体，这样橡胶就会顺着注胶口和弹簧骨架303上的骨架孔在压力和温度的控制下均匀的流动，且相互融合在一起，由于橡胶弹簧型腔空间的增加，使橡胶弹簧在浇注时排气效果更好，这样能够使浇注后的橡胶弹簧内部没有任何气孔气泡，而且还使橡胶、弹簧骨架303和反作用吊链304完全的浇注在一起，保证了该橡胶悬架主簧3的抗拉压强度。为了保证该橡胶悬架主簧3的质量，进一步采用流水线式作业，整套该橡胶悬架主簧3从放模、浇注、一直到成形全部流水线式作业，不仅保证了浇注的质量，也提高了注胶的效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型重卡空气悬架，其特征在于，包括上部的橡胶悬架主安装板（1）和下部的橡胶悬架主焊接均衡梁（5），橡胶悬架主焊接均衡梁（5）的上侧设有橡胶弹簧底座（8），橡胶弹簧底座（8）两端与橡胶悬架主安装板（1）之间分别固定有橡胶悬架主簧（3），在橡胶弹簧底座（8）与橡胶悬架主安装板（1）之间还设有橡胶空气弹簧（2），橡胶空气弹簧（2）位于两个橡胶悬架主簧（3）之间。

2.根据权利要求1所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶空气弹簧（2）下部连接橡胶悬架主簧（3）中间位置，橡胶空气弹簧（2）上部连接橡胶悬架主安装板（1），橡胶空气弹簧（2）与橡胶悬架主簧（3）和橡胶悬架主安装板（1）的连接方式为法兰连接或者自密封式连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶空气弹簧（2）为由橡胶和网线贴合而成的曲形胶囊，曲形胶囊共分为四层结构，包括一层压延橡胶内衬，两层具有夹角的帘线加强橡胶层，一层压延橡胶外壳。

4.根据权利要求1所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶悬架主簧（3）两侧分别安装减震器（7），减震器（7）上端连接橡胶悬架主簧（3），减震器（7）下端连接橡胶悬架主焊接均衡梁（5）。

5.根据权利要求1或4所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶悬架主簧（3）下部通过橡胶悬架系统中间支撑轴（4）连接橡胶悬架主焊接均衡梁（5）。

6.根据权利要求1所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶悬架主焊接均衡梁（5）两端设有橡胶悬架系统关节轴承总成（6）。

7.根据权利要求6所述的新型橡胶悬架总成，其特征在于：所述的关节轴承总成（6）包括外球面轴承球（601）和内球面轴承壳体（602），外球面轴承球（601）转动设置在内球面轴承壳体（602）内部，外球面轴承球（601）的外壁和内球面轴承壳体（602）的内壁的形状相适应，内球面轴承壳体（602）由结构相同的两个壳体单元组成，两个壳体单元以端轴（606）为对称轴对称设置。

8.根据权利要求7所述的新型橡胶悬架总成，其特征在于：所述的外球面轴承球（601）外壁上设有外球面润滑槽（603），内球面轴承壳体（602）外壁上设有内球面润滑槽（604），内球面轴承壳体（602）外壁上设有注油通道（605），注油通道（605）的两端分别与外球面润滑槽（603）和内球面润滑槽（604）相通。

9.根据权利要求1所述的新型橡胶悬架总成，其特征在于：所述的橡胶悬架主簧（3）包括弹性橡胶体（302），弹性橡胶体（302）的两端固定有弹簧上安装板（301）和弹簧下安装板（306），在弹性橡胶体（302）内设有反作用吊链（304），反作用吊链（304）与弹性橡胶体（302）浇注为一体，反作用吊链（304）的两端分别与弹簧上安装板（301）和弹簧下安装板（306）固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种新型重卡空气悬架，其特征在于：所述的橡胶悬架主安装板（1）和橡胶悬架主焊接均衡梁（5）均为钢板焊接成型。